气化炉耐火衬里损坏机理分析及解决方案
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１３３０ １３２０ １３１０ １３００ １２９０ １２８０ １２７８．４
粘 度／Ｐａ·ｓ ４．７４ ６．５８ １０．２７ １６．１６ ２１．２９ ５８．１１ ７７．１８
注：（１） 测试气氛为弱还原气氛； （２） 测试方法参照 ＤＬ／Ｔ ６６０－２００７；（３）Ｔｃｖ临界温度１ ２８３℃；（４）临界粘度２５．４２Ｐａ·ｓ。
收 稿 日 期 ：２０１２－１１－１４ 作者简介：高春雷 （１９８１－），男，山东泰安人，工程师，从事煤气化技术管理工作。
· ７４ ·
化工设计通讯
第 ３９ 卷
内温度发生了先降后升的变化，降是因为冷介质 进入高温环境内会大量吸收热量，升是因为当煤 浆和氧气温度达到一定值时会进行剧烈的氧化反 应而燃烧，所以，每次投料相当于对气化炉的耐 火材料进 行 了 两 次 “热 震”。 在 停 车 过 程 中， 为 了保证氧气管线和煤浆管线的清洁，要对两条主 要物料管线进行氮气吹扫。每次停车进入气化炉 燃烧 室 内 的 氮 气 均 从 １３ＭＰａ降 至 １１．３ＭＰａ左 右，约１ ０００ｍ３ 的氮气进入，同样会使耐火材料 的温度发生骤然降低，所以每次停车过程也相当 于一次 “热震”。从运 行 过 程 中 可 以 得 出 这 样 一 个结论：气化炉的开停车次数越多，耐火材料发 生机械损坏的几率越高。
也相应减少，减少了对耐火砖产生 “热震” 的次 数。定期检查耐火砖、更换工艺烧嘴保证了系统 在可控范围之内。从几次入炉检查情况看，耐火 衬里几乎无较大裂纹，整体热膨胀性良好。
经过试验，向试验煤样中加入当地沙漠中的
（２） 通过优化灰渣的粘温特性，气化炉的温
沙子进行碱酸比例的调整。通过试验可知，当向 度操作弹性增大，在耐火材料表面逐渐形成了保
我 公 司 煤 的 粘 温 特 性 较 差 ， 具 体 如 表 １。
表 １ 煤 的 粘 温 特 性
温 度／℃
１４００ １３９０ １３８０ １３７０ １３６０ １３５０ １３４０
粘 度／Ｐａ·ｓ
０．２２ ０．２３ ０．２４ ０．５０ ０．７９ １．４９ ２．８６
温 度／℃
若熔渣浸透进入耐火材料内部的气孔中，不 仅会促进耐火材料的熔解蚀损，而且是导致材料 化学侵蚀而产生结构剥落进而加快其损毁的重要 原因。因为一旦熔渣浸透进入耐火材料内部的气 孔，便会立即与之反应，导致工作表面变质，其 结果则会在高温条件下造成被浸透区域变得非常
疏 松 。 有 人 做 过 相 关 的 试 验 ， 当 温 度 达 到 １ ３００℃ 时，熔渣对 耐 火 砖 内 部 的 渗 透 深 度 可 以 达 到 ３０ｍｍ。对于水煤浆加压 气 化 技 术 本 身 而 言， 在 现有的煤种范围内，绝大多数煤种的操作温度无 法达到１ ３００℃以 下， 由 此 可 以 得 出 这 样 一 个 结 论：在正常的生产过程中熔渣对耐火材料的侵蚀 几乎是不可避免的。为了延长耐火材料的使用寿 命，在经 过 大 量 的 工 业 化 摸 索 试 验 后， 我 们 发 现，Ｃｒ２Ｏ３ 与 渣 中 的 Ｆｅ２Ｏ３、 Ａｌ２Ｏ３、 ＦｅＯ、 ＭｇＯ 反应生成复合尖晶石（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｏ（Ａｌ、Ｃｒ、 Ｆｅ）２Ｏ３，在耐火材料 表 面 形 成 一 致 密 的 保 护 层， 可以阻止炉渣的进一步侵蚀。阻止熔渣向耐火材 料内部浸透的最有效方法是提高熔渣的黏度，这 可通过控制熔渣的粘温特性来实现。
水煤浆加压气化炉用的耐火材料由多种高熔 点化合物构成，其中主 要 成 分 均 为 Ｃｒ２Ｏ３， 目 前 向火 面 所 用 耐 火 材 料 的 Ｃｒ２Ｏ３ 含 量 可 以 高 达 ９０％以 上， 其 余 的 为 Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２ 等 成 分。 在 这些化合物中，有的具有同质多晶现象，即同一 化合物有多种 晶 体 结 构 （晶 型）。 当 条 件 变 化 时， 会由一种晶型转变为另一种晶型。一种化合物若 有几种晶型，在一定温度与压力下只有自由能最 低的一种晶型能稳定存在。例如，一种化合物有 晶型Ｉ与晶型Ⅱ两种，当温度低于某一值时， 只 有晶型Ｉ能稳定存在；当温度升至某一值时， 则 发生晶型Ｉ与晶型Ⅱ之间的转变， 当温度高于这 一温度时，只有晶型Ⅱ能稳定存在。对于水煤浆加 压气化炉的耐火材料而言，在不考虑其他因素而 只考虑温度时，对温度的要求为不大于 １ ５００℃。 由 于 晶 型 转 变 常 伴 随 有 体 积 （或 密 度 ）与 其 他 性 质 的变化，因此，当耐火材料内发生晶型转变时， 就可能发生开裂、疏松或粉化现象，从而影响其 整体使用寿命。
在系统运行的 初 期，由 于 大 家 对 此 种 大 型 炉 的 认 识 不 足 ，公 用 工 程 不 稳 定 等 诸 多 原 因 ，导 致 气 化炉的开停车比 较 频 繁，个 别 时 候 还 会 进 行 较 低 温 度 的 联 投 操 作 ，是 耐 火 材 料 寿 命 短 的 原 因 之 一 。 ２．２ 化 学 侵 蚀
（１） 随着对系统掌握能力的增强和对操作的
煤的煤灰成分中碱酸比例不当，在这里我们用 不断优化，系统的开停车次数减少、联投的次数
（ＣａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ＋ ＭｇＯ）／（ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２Ｏ３）来 衡 量， 此比例 一 般 在 ０．１～１ 之 间。 当 比 例 为 ０．５ 左 右 时碱酸 比 例 适 中， 而 试 验 煤 样 此 比 例 为 １．２６８， 所以，应当向煤中导入部分酸性物质。
３ 如 何 延 长 耐 火 衬 里 的 使 用 寿 命
耐火衬里的使用寿命直接关系到整个工厂的 运行成本和经济效益，为此，针对出现的问题， 我们进行了分类和总结，旨在运行中不断优化各 种指标。 ３．１ 稳 定 操 作 工 况
（１） 严格按照烘炉曲线烘炉，防止由于炉温 变化过快引起耐火砖产生位移，特别是冷态新砖 的首次保养，一定要严格按照时间进行，各阶段
关 键 词 ： 耐 火 衬 里 ；热 震 ； 机 械 损 坏 ； 化 学 侵 蚀 ； 粘 温 特 性 ； 保 护 层 中 图 分 类 号 ：ＴＱ２２３．１２＋１ 文 献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００３－６４９０（２０１３）０２－００７３－０３
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｇａｓｉｆｉｅｒ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｌｉｎｉｎｇ Ｄａｍａｇｅ
１ 基 本 情 况 介 绍
耐火衬里是水煤浆加压气化炉的关键部件， 其运行效果是气化炉能否长周期、安全、经济运 行的关键因素之一。我公司采用 ＧＥ 水煤浆加压 气化技术，运行模式为两开一备，设计的运行压 力为６．５ＭＰａ， 设 计 每 台 气 化 炉 的 处 理 煤 量 为 １ ５００ｔ／ｄ。气化 炉 的 耐 火 衬 里 采 用 国 产 化 材 料， 依 然 是 传 统 的 三 层 结 构 。 项 目 于 ２００８ 年 １２ 月 投 产，目前已达到设计负荷。开车以来，气化炉耐 火衬里的向火面使用寿命一直较短，主要表现在 锥底砖部分脱落和筒体砖侵蚀严重，现就这些现 象进行分析并介绍解决方案。
试验煤 样 中 加 入 相 当 于 煤 灰 分 ４０％ 的 沙 子 时， 护层，砖的使用寿命有望增加。
避免低温投料可能造成的震动。
（４） 定期进行耐火砖的测量。根据测量数据
适时调整中心的比例，调整反应中心区域的位置，
保持耐火砖使用均匀，防止出现 “木桶”效应。 ３．２ 优 化 灰 渣 的 粘 温 特 性
由于煤种灰渣的粘温特性差，造成操作弹性
图 １ 粘 温 特 性 图
４ 运 行 效 果 总 结
小，难以形成保护层。通过分析，我公司气化用
聚 ，又 要 防 止 温 度 过 高 对 炉 砖 造 成 的 直 接 伤 害 。
（３） 运行中定期进行气化炉的切换，气化炉 负荷尽量不要太高，保证烧嘴雾化良好，减少意
外跳车的几 率。 烧 嘴 运 行 超 过 ３０ｄ 后 不 再 进 行 联投操作，联投 时 尽 量 保 证 炉 温 在 ９００℃ 以 上，
第 ３９ 卷 第 ２ 期 ２０１３ 年 ４ 月
化工设计通讯 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
ຫໍສະໝຸດ Baidu
· ７３ ·
气化炉耐火衬里损坏机理分析及解决方案
高春雷
（兖州煤业榆林能化有限公司，陕西 榆林 ７１９０００）
摘 要：根据气化炉耐火衬里在运行过程中出现的问题，从煤质、操作、砖形等方面对其损坏机理进 行分析，找到了解决方案，并在实践中得以验证，解决了制约系统高效稳定运行的瓶颈问题。
所谓热震，即耐火材料的运行温度发生较大 变化时对其产生 的 影 响。ＧＥ 公 司 有 一 个 关 于 热 循环的定义，即当 温 度 在 １ｈ 内 发 生 １００℃ 变 化 时的情 况 称 为 一 个 热 循 环， 我 们 也 可 以 归 为 热 震。气化炉在烘炉、投料、停车过程中都极易发 生热震现象，特别是在投料和停车过程中。在烘 炉过程中，由于负压和烘炉燃料控制不当可能会 引起炉温在短时间内发生较大变化，集中表现为 气化炉燃烧室上下温差变大、局部温度过高，此 时整体的热膨胀会出现不均匀现象，轻则导致局 部出现裂纹，重则出现砖被挤碎现象。在投料过 程中，由于煤浆和氧气均为温度较低的介质，在 １ｍｉｎ 内 先 后 进 入 炉 内 ， 此 时 炉 温 一 般 在 １ ０００℃ 左右，从 ＤＣＳ 上 可 以 发 现， 在 投 料 的 瞬 间， 炉
从 表 中 的 数 据 可 知， 达 到 渣 临 界 粘 度 ２５．４２Ｐａ·ｓ的 操 作 炉 温 已 经 到 了 １ ２８３℃， 并 且 当炉温稍有降低时其粘度会陡增。为了保证排渣 的顺畅就必须提高操作炉温，此时想形成保护层 是极其困难的，耐火材料长期暴露在较高的温度 中 对 其 损 伤 是 非 常 大 的 ！ 所 以 ，高 温 操 作 、不 能 形 成保护层是导致耐火砖寿命短的另一主要原因。
Ｇａｏ Ｃｈｕｎ－ｌｅｉ （Ｙｕｌｉｎ Ｎｅｎｇｈｕａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙａｎｚｈｏｕ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｙｕｌｉｎ Ｓｈａａｎｘｉ ７１９０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓｉｆｉｅｒ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｒｏｍ ｃｏａｌ ｑｕａｌｉｔｙ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｒｅｂｒｉｃｋ ｓｈａｐｅ ｅｔｃ．，ｔｈｅｎ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｆｉｎａｌｌｙ ｓｏｌｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ；ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄａｍａｇｅ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｖｉｓｃｏｃｉｔｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ
２ 耐 火 衬 里 损 坏 机 理 分 析
耐火材料在使用过程中，由于经受高温或者 温度激变、气氛变化以及熔渣等的腐蚀、侵蚀， 因而其损毁形态复杂、损坏机理多样。归纳起来 耐火材料的损毁形态主要有机械损坏和化学侵蚀 两大基本类型。
２．１ 机 械 损 坏 耐火材料的机械损坏主要包括热剥落、结构
剥落和高 温 热 疲 劳 以 及 机 械 冲 击 等 所 造 成 的 破 坏。在气化炉耐火材料使用过程中不可避免会出 现 “热震” 现象，这是造成耐火材料机械损坏的 主要原因之一。
第２期
高春雷：气化炉耐火衬里损坏机理分析及解决方案
· ７５ ·
的恒温时间只能延长、不能缩短。
煤的粘温特性得到了改善，灰熔点同时也得到了
（２） 正常运行中每天进行原料煤和入炉煤浆 灰熔点的分析。根据分析数据来控制合适的氧煤
降 低 ， 粘 温 特 性 如 图 １。
比 ，控 制 好 炉 温 ，既 要 防 止 渣 口 堵 塞 造 成 的 热 量 积
粘 度／Ｐａ·ｓ ４．７４ ６．５８ １０．２７ １６．１６ ２１．２９ ５８．１１ ７７．１８
注：（１） 测试气氛为弱还原气氛； （２） 测试方法参照 ＤＬ／Ｔ ６６０－２００７；（３）Ｔｃｖ临界温度１ ２８３℃；（４）临界粘度２５．４２Ｐａ·ｓ。
收 稿 日 期 ：２０１２－１１－１４ 作者简介：高春雷 （１９８１－），男，山东泰安人，工程师，从事煤气化技术管理工作。
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化工设计通讯
第 ３９ 卷
内温度发生了先降后升的变化，降是因为冷介质 进入高温环境内会大量吸收热量，升是因为当煤 浆和氧气温度达到一定值时会进行剧烈的氧化反 应而燃烧，所以，每次投料相当于对气化炉的耐 火材料进 行 了 两 次 “热 震”。 在 停 车 过 程 中， 为 了保证氧气管线和煤浆管线的清洁，要对两条主 要物料管线进行氮气吹扫。每次停车进入气化炉 燃烧 室 内 的 氮 气 均 从 １３ＭＰａ降 至 １１．３ＭＰａ左 右，约１ ０００ｍ３ 的氮气进入，同样会使耐火材料 的温度发生骤然降低，所以每次停车过程也相当 于一次 “热震”。从运 行 过 程 中 可 以 得 出 这 样 一 个结论：气化炉的开停车次数越多，耐火材料发 生机械损坏的几率越高。
也相应减少，减少了对耐火砖产生 “热震” 的次 数。定期检查耐火砖、更换工艺烧嘴保证了系统 在可控范围之内。从几次入炉检查情况看，耐火 衬里几乎无较大裂纹，整体热膨胀性良好。
经过试验，向试验煤样中加入当地沙漠中的
（２） 通过优化灰渣的粘温特性，气化炉的温
沙子进行碱酸比例的调整。通过试验可知，当向 度操作弹性增大，在耐火材料表面逐渐形成了保
我 公 司 煤 的 粘 温 特 性 较 差 ， 具 体 如 表 １。
表 １ 煤 的 粘 温 特 性
温 度／℃
１４００ １３９０ １３８０ １３７０ １３６０ １３５０ １３４０
粘 度／Ｐａ·ｓ
０．２２ ０．２３ ０．２４ ０．５０ ０．７９ １．４９ ２．８６
温 度／℃
若熔渣浸透进入耐火材料内部的气孔中，不 仅会促进耐火材料的熔解蚀损，而且是导致材料 化学侵蚀而产生结构剥落进而加快其损毁的重要 原因。因为一旦熔渣浸透进入耐火材料内部的气 孔，便会立即与之反应，导致工作表面变质，其 结果则会在高温条件下造成被浸透区域变得非常
疏 松 。 有 人 做 过 相 关 的 试 验 ， 当 温 度 达 到 １ ３００℃ 时，熔渣对 耐 火 砖 内 部 的 渗 透 深 度 可 以 达 到 ３０ｍｍ。对于水煤浆加压 气 化 技 术 本 身 而 言， 在 现有的煤种范围内，绝大多数煤种的操作温度无 法达到１ ３００℃以 下， 由 此 可 以 得 出 这 样 一 个 结 论：在正常的生产过程中熔渣对耐火材料的侵蚀 几乎是不可避免的。为了延长耐火材料的使用寿 命，在经 过 大 量 的 工 业 化 摸 索 试 验 后， 我 们 发 现，Ｃｒ２Ｏ３ 与 渣 中 的 Ｆｅ２Ｏ３、 Ａｌ２Ｏ３、 ＦｅＯ、 ＭｇＯ 反应生成复合尖晶石（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｏ（Ａｌ、Ｃｒ、 Ｆｅ）２Ｏ３，在耐火材料 表 面 形 成 一 致 密 的 保 护 层， 可以阻止炉渣的进一步侵蚀。阻止熔渣向耐火材 料内部浸透的最有效方法是提高熔渣的黏度，这 可通过控制熔渣的粘温特性来实现。
水煤浆加压气化炉用的耐火材料由多种高熔 点化合物构成，其中主 要 成 分 均 为 Ｃｒ２Ｏ３， 目 前 向火 面 所 用 耐 火 材 料 的 Ｃｒ２Ｏ３ 含 量 可 以 高 达 ９０％以 上， 其 余 的 为 Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２ 等 成 分。 在 这些化合物中，有的具有同质多晶现象，即同一 化合物有多种 晶 体 结 构 （晶 型）。 当 条 件 变 化 时， 会由一种晶型转变为另一种晶型。一种化合物若 有几种晶型，在一定温度与压力下只有自由能最 低的一种晶型能稳定存在。例如，一种化合物有 晶型Ｉ与晶型Ⅱ两种，当温度低于某一值时， 只 有晶型Ｉ能稳定存在；当温度升至某一值时， 则 发生晶型Ｉ与晶型Ⅱ之间的转变， 当温度高于这 一温度时，只有晶型Ⅱ能稳定存在。对于水煤浆加 压气化炉的耐火材料而言，在不考虑其他因素而 只考虑温度时，对温度的要求为不大于 １ ５００℃。 由 于 晶 型 转 变 常 伴 随 有 体 积 （或 密 度 ）与 其 他 性 质 的变化，因此，当耐火材料内发生晶型转变时， 就可能发生开裂、疏松或粉化现象，从而影响其 整体使用寿命。
在系统运行的 初 期，由 于 大 家 对 此 种 大 型 炉 的 认 识 不 足 ，公 用 工 程 不 稳 定 等 诸 多 原 因 ，导 致 气 化炉的开停车比 较 频 繁，个 别 时 候 还 会 进 行 较 低 温 度 的 联 投 操 作 ，是 耐 火 材 料 寿 命 短 的 原 因 之 一 。 ２．２ 化 学 侵 蚀
（１） 随着对系统掌握能力的增强和对操作的
煤的煤灰成分中碱酸比例不当，在这里我们用 不断优化，系统的开停车次数减少、联投的次数
（ＣａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ＋ ＭｇＯ）／（ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２Ｏ３）来 衡 量， 此比例 一 般 在 ０．１～１ 之 间。 当 比 例 为 ０．５ 左 右 时碱酸 比 例 适 中， 而 试 验 煤 样 此 比 例 为 １．２６８， 所以，应当向煤中导入部分酸性物质。
３ 如 何 延 长 耐 火 衬 里 的 使 用 寿 命
耐火衬里的使用寿命直接关系到整个工厂的 运行成本和经济效益，为此，针对出现的问题， 我们进行了分类和总结，旨在运行中不断优化各 种指标。 ３．１ 稳 定 操 作 工 况
（１） 严格按照烘炉曲线烘炉，防止由于炉温 变化过快引起耐火砖产生位移，特别是冷态新砖 的首次保养，一定要严格按照时间进行，各阶段
关 键 词 ： 耐 火 衬 里 ；热 震 ； 机 械 损 坏 ； 化 学 侵 蚀 ； 粘 温 特 性 ； 保 护 层 中 图 分 类 号 ：ＴＱ２２３．１２＋１ 文 献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００３－６４９０（２０１３）０２－００７３－０３
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｇａｓｉｆｉｅｒ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｌｉｎｉｎｇ Ｄａｍａｇｅ
１ 基 本 情 况 介 绍
耐火衬里是水煤浆加压气化炉的关键部件， 其运行效果是气化炉能否长周期、安全、经济运 行的关键因素之一。我公司采用 ＧＥ 水煤浆加压 气化技术，运行模式为两开一备，设计的运行压 力为６．５ＭＰａ， 设 计 每 台 气 化 炉 的 处 理 煤 量 为 １ ５００ｔ／ｄ。气化 炉 的 耐 火 衬 里 采 用 国 产 化 材 料， 依 然 是 传 统 的 三 层 结 构 。 项 目 于 ２００８ 年 １２ 月 投 产，目前已达到设计负荷。开车以来，气化炉耐 火衬里的向火面使用寿命一直较短，主要表现在 锥底砖部分脱落和筒体砖侵蚀严重，现就这些现 象进行分析并介绍解决方案。
试验煤 样 中 加 入 相 当 于 煤 灰 分 ４０％ 的 沙 子 时， 护层，砖的使用寿命有望增加。
避免低温投料可能造成的震动。
（４） 定期进行耐火砖的测量。根据测量数据
适时调整中心的比例，调整反应中心区域的位置，
保持耐火砖使用均匀，防止出现 “木桶”效应。 ３．２ 优 化 灰 渣 的 粘 温 特 性
由于煤种灰渣的粘温特性差，造成操作弹性
图 １ 粘 温 特 性 图
４ 运 行 效 果 总 结
小，难以形成保护层。通过分析，我公司气化用
聚 ，又 要 防 止 温 度 过 高 对 炉 砖 造 成 的 直 接 伤 害 。
（３） 运行中定期进行气化炉的切换，气化炉 负荷尽量不要太高，保证烧嘴雾化良好，减少意
外跳车的几 率。 烧 嘴 运 行 超 过 ３０ｄ 后 不 再 进 行 联投操作，联投 时 尽 量 保 证 炉 温 在 ９００℃ 以 上，
第 ３９ 卷 第 ２ 期 ２０１３ 年 ４ 月
化工设计通讯 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
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气化炉耐火衬里损坏机理分析及解决方案
高春雷
（兖州煤业榆林能化有限公司，陕西 榆林 ７１９０００）
摘 要：根据气化炉耐火衬里在运行过程中出现的问题，从煤质、操作、砖形等方面对其损坏机理进 行分析，找到了解决方案，并在实践中得以验证，解决了制约系统高效稳定运行的瓶颈问题。
所谓热震，即耐火材料的运行温度发生较大 变化时对其产生 的 影 响。ＧＥ 公 司 有 一 个 关 于 热 循环的定义，即当 温 度 在 １ｈ 内 发 生 １００℃ 变 化 时的情 况 称 为 一 个 热 循 环， 我 们 也 可 以 归 为 热 震。气化炉在烘炉、投料、停车过程中都极易发 生热震现象，特别是在投料和停车过程中。在烘 炉过程中，由于负压和烘炉燃料控制不当可能会 引起炉温在短时间内发生较大变化，集中表现为 气化炉燃烧室上下温差变大、局部温度过高，此 时整体的热膨胀会出现不均匀现象，轻则导致局 部出现裂纹，重则出现砖被挤碎现象。在投料过 程中，由于煤浆和氧气均为温度较低的介质，在 １ｍｉｎ 内 先 后 进 入 炉 内 ， 此 时 炉 温 一 般 在 １ ０００℃ 左右，从 ＤＣＳ 上 可 以 发 现， 在 投 料 的 瞬 间， 炉
从 表 中 的 数 据 可 知， 达 到 渣 临 界 粘 度 ２５．４２Ｐａ·ｓ的 操 作 炉 温 已 经 到 了 １ ２８３℃， 并 且 当炉温稍有降低时其粘度会陡增。为了保证排渣 的顺畅就必须提高操作炉温，此时想形成保护层 是极其困难的，耐火材料长期暴露在较高的温度 中 对 其 损 伤 是 非 常 大 的 ！ 所 以 ，高 温 操 作 、不 能 形 成保护层是导致耐火砖寿命短的另一主要原因。
Ｇａｏ Ｃｈｕｎ－ｌｅｉ （Ｙｕｌｉｎ Ｎｅｎｇｈｕａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙａｎｚｈｏｕ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｙｕｌｉｎ Ｓｈａａｎｘｉ ７１９０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓｉｆｉｅｒ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｒｏｍ ｃｏａｌ ｑｕａｌｉｔｙ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｒｅｂｒｉｃｋ ｓｈａｐｅ ｅｔｃ．，ｔｈｅｎ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｆｉｎａｌｌｙ ｓｏｌｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ；ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄａｍａｇｅ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｖｉｓｃｏｃｉｔｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ
２ 耐 火 衬 里 损 坏 机 理 分 析
耐火材料在使用过程中，由于经受高温或者 温度激变、气氛变化以及熔渣等的腐蚀、侵蚀， 因而其损毁形态复杂、损坏机理多样。归纳起来 耐火材料的损毁形态主要有机械损坏和化学侵蚀 两大基本类型。
２．１ 机 械 损 坏 耐火材料的机械损坏主要包括热剥落、结构
剥落和高 温 热 疲 劳 以 及 机 械 冲 击 等 所 造 成 的 破 坏。在气化炉耐火材料使用过程中不可避免会出 现 “热震” 现象，这是造成耐火材料机械损坏的 主要原因之一。
第２期
高春雷：气化炉耐火衬里损坏机理分析及解决方案
· ７５ ·
的恒温时间只能延长、不能缩短。
煤的粘温特性得到了改善，灰熔点同时也得到了
（２） 正常运行中每天进行原料煤和入炉煤浆 灰熔点的分析。根据分析数据来控制合适的氧煤
降 低 ， 粘 温 特 性 如 图 １。
比 ，控 制 好 炉 温 ，既 要 防 止 渣 口 堵 塞 造 成 的 热 量 积